JPH0549856A - 脱硝装置用アンモニア注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電力用役を節約し、安定した連続運転ができ
るだけでなく、燃焼装置の起動と同時にアンモニアの注
入も可能な、脱硝装置用アンモニア注入装置を提供する
こと。 【構成】 燃焼装置から排出される燃焼排ガス２中に含
まれるチッ素酸化物を無害なチッ素と水に還元する脱硝
装置６用のアンモニア注入装置において、アンモニア源
としてアンモニア水を使用し、そのアンモニア水の蒸発
を行わせるための熱源としてヒータ１１を用いる加熱空
気と燃焼装置からの排ガス２を用いる。燃焼装置の起動
前にエアファン９により導入される空気を電熱ヒーター
１１で加熱してエバポレータ１６でアンモニア水注入可
能状態にしておき、燃焼装置の起動後、排ガス２の温度
が上昇して来たら、ガス循環ファン１４を起動させて燃
焼排ガスを用いてエバポレータ１６を加熱する方式へ切
り替える。燃焼装置停止時には、逆に燃焼排ガス方式か
ら電熱ヒーター方式に切替え後、負荷を低下させてい
く。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は公害防止装置に係り、特
に燃焼装置から排出される窒素酸化物を低減するのに好
適な脱硝装置用アンモニア注入装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３はコジェネプラント用排熱回収ボイ
ラ１において、アンモニア水を利用した脱硝装置６用の
アンモニア注入システムの従来技術の一例を示す系統図
である。コジェネプラント用排熱回収ボイラ１に導入さ
れた排ガス２は、過熱器３を経てアンモニア注入ノズル
５からのアンモニアとともに脱硝装置６に供給され、脱
硝処理された排ガスは煙突４から排出される。

【０００３】ここでアンモニアは次のようなシステムで
アンモニア注入ノズル５から噴霧される。フィルター／
サイレンサー７から導入される冷空気はサクションダン
パ８で必要量に調節され、エアファン９によりオリフィ
ス流量計１０を経て電熱ヒーター１１に送られ、電熱ヒ
ーター１１で加熱された冷空気はアンモニア水を蒸発さ
せるために必要な熱エネルギーを与えられてエバポレー
ター１６へ導入される。エバポレーター１６内には、ア
ンモニア水スプレノズル１７が複数個設けられ、これに
アンモニア水配管１８とアトマイズ空気配管１９とが接
続され、二流体ノズル１７の作用でアンモニア水を微粒
化し、微粒化されたアンモニア水は加熱空気の流れの中
へ噴霧される。蒸発したアンモニア水はアンモニアガス
とＨ₂Ｏ、空気の混合気体として、排熱回収ボイラ１内
に設けられたアンモニア注入ノズル５より排ガス２に注
入される。エバポレーター１６の出口の混合気体の温度
は温度計２３によりＨ₂Ｏが再凝縮しないように電熱ヒ
ータ１１で制御される。

【０００４】次に図４には図３の電熱ヒーター１１の代
わりに、ガスタービン燃焼排ガスを利用した従来技術の
一例を示す。本法はガス循環ファン１４にてコジェネプ
ラント用排熱回収ボイラ１の高温排ガス２を吸引し、こ
の熱エネルギーを加熱空気の代わりに利用して、アンモ
ニア水を蒸発させ、アンモニア注入ノズル５より排ガス
２中に注入するものである。

【０００５】アンモニア水加熱用の排ガス２の流量はサ
クションダンパ１３で調節され、ガス循環ファン１４を
経てオリフィス流量計１５で計測される。その他は基本
的に図３と同一である。排熱回収ボイラ１からの前記ア
ンモニア水加熱用の排ガス２の取り出し点は、排ガス温
度と配管材料を考慮して、任意に設定される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
技術で、 （１）図３に示す電熱ヒーター方式においては、電力用
役が過大になり、かつ、長期連続運転においては、ヒー
ターエレメントの絶縁劣化や、エレメント焼損などによ
り安定運転が困難である、という問題がある。 （２）図４に示す燃焼排ガス方式においては、燃焼装置
の起動後、一定時間後に燃焼排ガス温度が上昇してから
でないと、アンモニア水を蒸発させられない、という問
題があった。 本発明の目的は、電力用役を節約し、安定した連続運転
ができるだけでなく、燃焼装置の起動と同時にアンモニ
アの注入も可能な、脱硝装置用アンモニア注入装置を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は次の
構成により達成される。すなわち、燃焼装置から排出さ
れる燃焼排ガス中に含まれる窒素酸化物を無害な窒素と
水に還元する脱硝装置用のアンモニア注入装置におい
て、アンモニア源としてアンモニア水を使用し、そのア
ンモニア水の蒸発を行わせるための熱源としてヒータに
より加熱される加熱空気系熱源と燃焼装置からの排ガス
系熱源を用いることができ、燃焼装置運転中に熱源を加
熱空気系から燃焼排ガス系へ、またはその反対に燃焼排
ガス系から加熱空気系へと切り替えられようにした脱硝
装置用アンモニア注入装置である。

【０００８】また、燃焼装置の起動時および停止時には
ヒータにより加熱される加熱空気系熱源をアンモニア水
の蒸発用熱源として用い、脱硝装置の定常運転時または
長期連続運転時には燃焼排ガス系熱源をアンモニア水の
蒸発用熱源として用いることができる。ここで、燃焼排
ガス系熱源として燃焼排ガスを直接アンモニア水蒸発用
熱源として利用するのではなくて、燃焼排ガスを熱交換
して得られる加熱空気を用いることができる。

【０００９】

【作用】本発明によれば、燃焼装置の起動前に電熱ヒー
ター方式でアンモニア水注入可能状態にしておき、燃焼
装置の起動後、排ガス温度が上昇して来たら、燃焼排ガ
ス方式へ切り替えるようにする。燃焼装置停止時には、
逆に燃焼排ガス方式から電熱ヒーター方式に切替え後、
負荷を低下させていく。このため、燃焼排ガス温度がか
なり低い状態までアンモニアを注入可能となる。こうし
て、長期連続運転時には、燃焼排ガス方式を採用するの
で、電力用役が過大にならず、ヒーターエレメントのト
ラブルなどを起こすことがない。また、燃焼装置の起
動、停止時には電熱ヒーターの採用により機動的な運用
が可能となる。燃焼排ガス中に有害酸化物質が含まれる
場合は、これを熱源として空気を加熱して、この加熱空
気によりアンモニア水を蒸発させることで装置の腐食防
止を図ることができる。

【００１０】

【実施例】本発明の実施例を図面とともに説明する。図
１に示す実施例はガスタービンの燃焼排ガスの脱硝装置
用アンモニア注入システムにおいて、電熱ヒーター方式
と燃焼排ガス方式をダンパ操作により切り替えられるよ
うにしたものである。図１における各部材は図３および
図４に示したものと同一である。ただし、冷空気を電熱
ヒータ１１で加熱した空気と燃焼排ガス２を合流させて
エバポレータ１６に供給することができるものである。
このとき、前記合流点の前流側にはそれぞれ切替ダンパ
１２Ａと１２Ｂが設置され、アンモニア水を加熱用気体
を切り替え調整ができる。また排ガス２の供給路側には
バイパスダクト２０とそのバイパスダクト２０への排ガ
ス流量調節用の切替ダンパ１２Ｃが設けられている。ま
た、エバポレータ１６の出口に付設される温度計２３に
より、サクションダンパ１３と電熱ヒータ１１の制御を
行う。

【００１１】本実施例のシステムでは、まず、ガスター
ビンの機動に先立ち、エアファン９を起動させ、次ぎに
電熱ヒーター１１を起動させて加熱空気を本アンモニア
注入システムに流して、該システム全体を昇温する。こ
の時、排ガスラインの切替ダンパ１２Ｂ、１２Ｃ、１３
は閉じておく。エバポレーター１６およびエバポレータ
ー１６の後流の温度が上昇したら、アンモニア水配管１
８からのアンモニア水の注入が可能となる。天然ガス焚
のガスタービン排ガスの場合、脱硝装置６の温度が約２
００℃程度になったらエバポレータ１６内にアンモニア
水の注入を開始する。ガスタービン起動後、ガスタービ
ン排ガス２の一部はガス循環ファン１４にて吸引され、
オリフィス流量計１５を経てバイパスダクト２０より大
気に排出される。また、バイパスダクト２０の排ガス２
は排熱回収ボイラ１の煙突部４へ戻してもよい。この
時、エバポレーター１６へ通じる切替ダンパ１２Ｂは閉
じておく。エバポレータ１６が十分昇温したら切替ダン
パ１２Ｂを少しずつ開きながら切替ダンパ１２Ｃを逆に
少しずつ閉じる。また同時に切替ダンパ１２Ａも少しず
つ閉じていき、最終的に切替ダンパ１２Ａ、１２Ｃを閉
止し、切替ダンパ１２Ｂを全開し、電熱ヒーター１１お
よびエアファン９の作動を停止する。この時、エバポレ
ーター１６の出口温度計２３を監視しながらダンパ１３
の操作を行う。ガスタービン停止時にはこの逆の操作に
より、アンモニア水の加熱を燃焼排ガス２によるものか
ら、電熱ヒーター１１へ切替える。以上述べたように、
本実施例によれば特に天然ガス焚ガスタービン排ガス用
脱硝装置に最適なアンモニア注入システムを提供でき
る。

【００１２】図２に本発明のその他の実施例を示す。本
発明は特に油焚ガスタービン排ガス用脱硝装置に適当な
アンモニア注入システムである。すなわち、油焚排ガス
中の硫黄酸化物（ＳＯｘ）のため、排ガス２中に直接ア
ンモニア水をスプレーすると酸性硫安などの析出の恐れ
があるため、油焚排ガス２の熱を利用して熱交換器２１
で加熱空気を作れるようにしたものである。すなわち、
図１のサクションダンパ１３の代わりにサクションダン
パ２２を用い、図１のガス循環ファン１４とオリフィス
流量計１５の代わりに、熱交換器２１を用いる。そして
熱交換器２１にはエアファン９よりの空気供給路を設け
る。この空気供給路にはオリフィス流量計１０と切替ダ
ンパ１２を設けて供給空気量を調節する。熱交換器２１
で加熱された空気は図１の場合と同様にエバポレータ１
６へ供給できるようにしておく。なお、熱交換器２１で
冷却された油焚排ガス２は切替ダンパ２２を経て排熱回
収ボイラ１の煙突部４へ導入させる。本実施例によれ
ば、ＳＯｘを含む排ガス２の場合でもアンモニア水の蒸
発熱源として利用可能で、油焚排ガス用脱硝装置に適当
なアンモニア注入システムを提供できる。本発明は上記
実施例に限定されず、各種燃焼装置の排ガス回収ボイラ
に適用かのうであることは言うまでもない。

【００１３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば天然
ガスまたは油焚など燃料の種別に係りなく、 （１）長期連続運転時には、燃焼排ガスをアンモニア水
蒸発の熱源として利用するので、電力用役過大や、ヒー
ターエレメントトラブルなどを起こすことなく、安定し
た運転が可能。 （２）起動・停止時には電熱ヒーターの採用により機動
的な運用が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になるアンモニア注入システムの一実施
例を示す系統図である。

【図２】本発明になるアンモニア注入システムのその他
の実施例を示す系統図である。

【図３】従来技術になるアンモニア注入システムの一例
を示す系統図である。

【図４】従来技術になるアンモニア注入システムの一例
を示す系統図である。

【符号の説明】

１ 排熱回収ボイラ ２ 排ガス ３ 過熱器 ４ 煙突 ５ アンモニア注入ノズル ６ 脱硝装置 ７ フィルタ／サイレンサー ９ エアファン １１ 電熱ヒータ １４ ガス循環ファン １６ エバポレータ １７ アンモニア水注入ノズル ２１ 熱交換器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼装置から排出される燃焼排ガス中に
   含まれる窒素酸化物を無害な窒素と水に還元する脱硝装
   置用のアンモニア注入装置において、 アンモニア源と
   してアンモニア水を使用し、そのアンモニア水の蒸発を
   行わせるための熱源としてヒータにより加熱される加熱
   空気系熱源と燃焼装置からの排ガス系熱源を用いること
   ができ、燃焼装置運転中に前記熱源を加熱空気系から燃
   焼排ガス系へ、またはその反対に燃焼排ガス系から加熱
   空気系へと切り替えられようにしたことを特徴とする脱
   硝装置用アンモニア注入装置。
2. 【請求項２】 燃焼装置の起動時および停止時にはヒー
   タにより加熱される加熱空気系熱源をアンモニア水の蒸
   発用熱源として用い、燃焼装置の定常運転時または長期
   連続運転時には燃焼排ガス系熱源をアンモニア水の蒸発
   用熱源として用いることを特徴とする請求項１記載の脱
   硝装置用アンモニア注入装置。
3. 【請求項３】 燃焼排ガス系熱源として燃焼排ガスを熱
   交換して得られる加熱空気を用いることを特徴とする請
   求項１または請求項２記載の脱硝装置用アンモニア注入
   装置。